CN106500317A - 一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器 - Google Patents
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Abstract
一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，包括金属内胆以及包裹在金属内胆外的外保温壳体，所述的金属内胆内设置有换热管、温度传感器、相变蓄能材料，所述的金属内胆的底板下设置有若干高频感应线圈和热敏电阻件；本技术巧妙利用了换热管本身均布在内胆内的导热优势，将换热管的末端部分通过导热板和金属内胆上的底板焊接成一体，并通过设置在底板下的高频感应线圈通过高频电流后，迅速加热金属内胆的底板和导热板，一方面，通过金属内胆壁从外到内传递，另一方面快速的通过换热管本体将热量导到金属内胆内的每个角落，使得相变蓄能材料快速得到蓄热。
Description
技术领域
本发明属于电器及储能、节能技术领域，尤其涉及一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器。
背景技术
随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，电能等消耗随之大幅度增高，造成能源消耗过快、环境污染增加、电网负荷峰谷过大、峰负荷时电力供应严重不足等建筑能耗增加的问题，目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40％，在我国建筑能耗约占全国总能耗的30左右％，随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。
相变蓄能是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，也是常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，有助于提高能效和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。
当前的大环境下，低碳、节能环保、蓄能等技术是国际上重点发展方向。
现有的市场上，储能电热热水器产品非常少，传统的储水式热水器则体积过于庞大，尤其是大容量热水器；而空气能热水器虽然节能，但是存在价格高、有噪音、安装麻烦、体积大维修费用高等缺点，尤其是在外部环境温度过低的情况下，运行情况会有很大的困难。
那么，能否有这样的一种热水器，体积小、容量大、静音、节能的储能电热水器呢？
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单、体积小、储能量大、加热快的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，主要利用谷电来储能，用于解决热水或分布式采暖等需求。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，包括金属内胆以及包裹在金属内胆外的外保温壳体，所述的金属内胆内设置有换热管、温度传感器、相变蓄能材料，所述的金属内胆的底板下设置有若干高频感应线圈和热敏电阻件；所述的外保温壳体上设置有冷水进口、热水出口、加料口、常压气口，其中，所述的加料口、常压气口和所述的内胆的顶部贯通，所述的冷水进口、热水出口分别和所述的换热管的两端口连接，所述的换热管由若干个整体呈“S”形造型的子换热管串联或并联成一体，所述的子换热管朝向所述的底板的一端焊接有导热板且导热板和底板也通过焊接固定，使得所述的换热管和底板通过所述的导热板连为一体。由于和高频感应线圈及热敏电阻件连接的“高频电流发生及控制装置”体积相对比较大，所以一般作为独立的控制设备，没有被整合到储能电热水器的本体上；同时，温度传感器也被接入到“高频电流发生及控制装置”上，做到集中控制和联动。当然，高频感应线圈可以设置在金属内胆的任何一个面上，包括顶板上，相应的，导热板和换热管的一端焊接后，也通过焊接方式和设置有高频感应线圈的一个金属内胆面连为一体。
在上述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，所述的底板的底面上设置有若干呈圆柱状的金属凸体且金属凸体和底板连成一体，所述的高频感应线圈套在所述的金属凸体上；所述的热敏电阻件贴近所述的金属凸体。通常，这样的设置使得高频感应线圈的加热效果更好。
在上述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，所述的导热板的一边设置有弧形开口，所述的子换热管的一端有若干180°弯头，所述的弧形开口和所述的弯头的外表面接触且接触处通过焊接固定。通常，将换热管的末端部分通过导热板和加热腔上的隔板焊接成一体，这样的设计使得从加热腔传递过来的热量，一方面，通过内胆壁从外到内传递，另一方面快速的通过换热管本体将热量导到内胆内的每个角落。
在上述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，所述的金属内胆内压力始终为常压，且通过常压气口与外界达成气压平衡；所述的加料口或常压气口内设置有液位传感器，且同时保证该加料口或常压气口与外界的连通；所述的冷水进口处设置有一电动阀，所述的液位传感器和所述的电动阀能够互动。通常，任何的相变蓄能材料都不能污染到水质(指换热管内的热水)，一旦有这种危险(即使万分之一的概率)，这样的相变蓄能技术就不能应用到民用热水器上。所以，本技术设定内胆内始终保持常压，而换热管内则始终保持一定的水压，这样的好处是：即使换热管因为某种原因而破裂，由于换热管内始终保持水压，水只能单向渗漏到内胆内的相变蓄能材料中，且从常压气口溢出，从而保证了热水使用者的用水安全，但是，相变蓄能材料从常压气口溢出到外界，并不是一件容易让人接受的事，所以，本技术创造性的在常压气口内设置了一个液位传感器(但不堵塞出气口)，同时，在冷水进口端设置了一个电动阀，一旦液位传感器感应到有液体溢出，马上会给电动阀传递关断水源的指令，这样彻底保证了用水者的安全和环境的安全。
在上述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，所述的相变蓄能材料为无机相变蓄能材料，其蓄能材料主材为八水氢氧化钡，所述的相变蓄能材料的上表面设置有一层比重小于水的硅油。通常，目前已知的蓄能量大的相变蓄能材料中，以八水氢氧化钡为主蓄能材料的无机相变蓄能材料，其熔点(78度)是最合适的且蓄能密度最大，但是，本技术中设定内胆内始终为常压，那么如何保证内胆内的相变蓄能材料不和外界空气中的二氧化碳等接触，本技术创造性的在相变蓄能材料的上表层上覆盖了一层比重比水小的硅油，通常为二甲基硅油，其稳定性好、不易老化、疏水性、耐腐蚀、耐高温，且由于其比重小于水，使得该层硅油始终都覆盖在相变蓄能材料的表面，从而阻隔了相变蓄能材料和空气的直接接触。
在上述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，所述的金属内胆设置有若干隔板，所述的隔板上设置有若干通孔且通孔内有换热管穿过。通常，这样的设计有多方面的目的，首先起到固定换热管的作用，使其保持均匀的间隔；其次是可以起到减轻相变蓄能材料的可能的相分离现象；通常，隔板的材质为PP改性塑料。
在上述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，所述的温度传感器通过所述的加料口或常压气口进入到所述的内胆内。通常，加料口在加完相变蓄能材料后，基本上处于闲置状态，为了减少在设备上专门开设用于安装温度传感器的接口，闲置的加料口是安装温度传感器的一个不错的选择。
与现有的技术相比，特别是和本发明人之前所申请的中国专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙利用了换热管本身均布在内胆内的导热优势，将换热管的末端部分通过导热板和金属内胆上的底板焊接成一体，并通过设置在底板下的高频感应线圈，在独立的“高频电流发生及控制装置”的作用和控制下，迅速加热金属内胆的底板和导热板，一方面，通过金属内胆壁从外到内传递，另一方面快速的通过换热管本体将热量导到金属内胆内的每个角落，使得相变蓄能材料快速得到蓄热，同时，避免了在加热过程中造成热量没有及时被导出而产生局部热量过高的问题，极大地降低了制造成本和难度，使得本技术设计更加合理、结构更加简单、相同体积下储能量更大；
和本发明人之前所申请的专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙地在加料口或常压气口内设置有液位传感器，且同时保证该加料口或常压气口与外界的连通，且同时在冷水进口处设置有一电动阀，用于保证用水者的用水安全，彻底解决了相变蓄能技术在民用领域的使用安全问题。
和本发明人之前所申请的专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙地在相变蓄能材料的上表面设置有一层比重小于水的二甲基硅油，用于阻断相变蓄能材料和外界空气的接触，舍弃了原技术中繁杂的气体缓冲装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1是本发明提供的一种通过高频感应线圈加热的电储能热水器的局部剖视结构示意图；
图2是本发明提供的图1中标示的E-E截面示意图；
图3是本发明提供的对应图1的俯视图；
图4是本发明提供的金属内胆、换热管、高频感应线圈等组装图；
图5是本发明提供的一种子换热管的结构示意图；
图6是本发明提供的导热板的结构示意图；
图7是本发明提供的隔板和换热管结合的结构示意图。
图中，金属内胆1、外保温壳体2、换热管3、高频感应线圈4、温度传感器5、相变蓄能材料6、热敏电阻件7、液位传感器8、电动阀9、底板10、金属凸体11、硅油12、隔板13、通孔14、冷水进口20、热水出口21、加料口22、常压气口23、子换热管30、导热板31、弧形开口32、弯头33。
具体实施方式
实施例：
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，包括金属内胆1以及包裹在金属内胆1外的外保温壳体2，金属内胆1内设置有换热管3、温度传感器5、相变蓄能材料6，金属内胆1的底板10下设置有若干高频感应线圈4和热敏电阻件7；外保温壳体2上设置有冷水进口20、热水出口21、加料口22、常压气口23，其中，加料口22、常压气口23和金属内胆1的顶部贯通，冷水进口20、热水出口21分别和换热管3的两端口连接，换热管3由若干个整体呈“S”形造型的子换热管30串联或并联成一体，子换热管30朝向底板10的一端焊接有导热板31且导热板31和底板10也通过焊接固定，使得换热管3和底板10通过导热板31连为一体。
所述的底板10的底面上设置有若干呈圆柱状的金属凸体11且金属凸体11和底板10连成一体，所述的高频感应线圈4套在所述的金属凸体11上；热敏电阻件7贴近金属凸体11的底部。
如图5、图6所示，导热板31的一边设置有弧形开口32，子换热管30的一端有若干180°弯头33，弧形开口32和弯头33的外表面接触且接触处通过焊接固定。
加料口22或常压气口23内设置有液位传感器8，且同时保证该加料口22或常压气口23与外界的连通；冷水进口20处设置有一电动阀9，液位传感器8和电动阀9能够互动。
相变蓄能材料6为无机相变蓄能材料，其蓄能材料主材为八水氢氧化钡，相变蓄能材料6的上表面设置有一层比重小于水的硅油12。
金属内胆1设置有若干隔板13，隔板13上设置有若干通孔14且通孔14内有换热管3穿过(如图7)。
本实施例中，金属内胆1的材质为不锈钢，换热管3的材质为紫铜且经过紫铜发黑剂预处理，以便增强表面抗腐蚀性能。
本实施例中，温度传感器5通过加料口22或常压气口23进入到金属内胆11内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了金属内胆、外保温壳体、换热管、高频感应线圈、温度传感器、相变蓄能材料、热敏电阻件、液位传感器、电动阀、底板、金属凸体、硅油、隔板、通孔、冷水进口、热水出口、加料口、常压气口、子换热管、导热板、弧形开口、弯头等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于，包括金属内胆(1)以及包裹在金属内胆(1)外的外保温壳体(2)，所述的金属内胆(1)内设置有换热管(3)、温度传感器(5)、相变蓄能材料(6)，所述的金属内胆(1)的底板(10)下设置有若干高频感应线圈(4)和热敏电阻件(7)；所述的外保温壳体(2)上设置有冷水进口(20)、热水出口(21)、加料口(22)、常压气口(23)，其中，所述的加料口(22)、常压气口(23)和所述的内胆(1)的顶部贯通，所述的冷水进口(20)、热水出口(21)分别和所述的换热管(3)的两端口连接，所述的换热管(3)由若干个整体呈“S”形造型的子换热管(30)串联或并联成一体，所述的子换热管(30)朝向所述的底板(10)的一端焊接有导热板(31)且导热板(31)和底板(10)也通过焊接固定，使得所述的换热管(3)和底板(10)通过所述的导热板(31)连为一体。
2.根据权利要求1所述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于：所述的底板(10)的底面上设置有若干呈圆柱状的金属凸体(11)且金属凸体(11)和底板(10)连成一体，所述的高频感应线圈(4)套在所述的金属凸体(11)上；所述的热敏电阻件(7)贴近所述的金属凸体(11)。
3.根据权利要求1所述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于：所述的导热板(31)的一边设置有弧形开口(32)，所述的子换热管(30)的一端有若干180°弯头(33)，所述的弧形开口(32)和所述的弯头(33)的外表面接触且接触处通过焊接固定。
4.根据权利要求1所述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于：所述的金属内胆(1)内压力始终为常压，且通过常压气口(23)与外界达成气压平衡；所述的加料口(22)或常压气口(23)内设置有液位传感器(8)，且同时保证该加料口(22)或常压气口(23)与外界的连通；所述的冷水进口(20)处设置有一电动阀(9)，所述的液位传感器(8)和所述的电动阀(9)能够互动。
5.根据权利要求1所述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于：所述的相变蓄能材料(6)为无机相变蓄能材料，所述的相变蓄能材料(6)的上表面设置有一层比重小于水的硅油(12)。
6.根据权利要求1所述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于：所述的金属内胆(1)设置有若干隔板(13)，所述的隔板(13)上设置有若干通孔(14)且通孔(14)内有换热管(3)穿过。
7.根据权利要求1所述的一种通过高频感应线圈加热的储能电热水器，其特征在于：所述的温度传感器(5)通过所述的加料口(22)或常压气口(23)进入到所述的金属内胆(1)内。
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|---|---|---|---|---|
| CN108800276A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-13 | 李渊 | 一种电蓄热装置 |
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2016
- 2016-09-18 CN CN201610841274.2A patent/CN106500317A/zh active Pending
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